所属单位：

材料科学与工程学院

发表刊物：

材料导报

关键字：

碳化硼;碳热还原;自蔓延高温合成;

摘要：

作为一种难熔非金属超硬碳化物材料,碳化硼（B 4 C）逐渐得到学者们的广泛关注,关于B 4 C粉体的制备方法和应用已成为重要研究热点之一。B 4 C不仅有超高的硬度,同时有高熔点、高的中子吸收性、化学稳定、低密度等诸多优异性能,被大量地应用于机械装备、磨具磨料、催化载体等领域。目前,B 4 C粉体在耐火材料防氧化剂、高温热电偶、防护装甲、核反应堆屏蔽材料等领域的应用潜力被不断挖掘,但传统制备方法得到的B 4 C粉体粒度不均匀、杂质含量高,尤其是颗粒粗大、形貌单一,使B 4 C的优异性能难以充分发挥,严重限制了其应用。相对于传统的B 4 C粉体,高纯度、低维度、粒度均匀的B 4 C粉体能有效地改善B 4 C材料的烧结性能,提高其断裂韧性。因此,制备高纯度、尺寸均匀、小粒径、高长径比的B 4 C粉体更有意义。然而,B 4 C是由90%以上的共价键组成且合成过程的动力学、热力学条件复杂,使得B 4 C粉体合成困难,尤其是想通过低成本、简单工艺要求的方法合成高性能、应用领域广泛的B 4 C粉体。因此,越来越多的研究者通过多种途径改进合成方法以得到性能优异的B 4 C粉体,从而改善B 4 C粉体的烧结性能、提高其断裂韧性,以此来满足越来越广泛的应用领域要求和适用于越来越苛刻的应用环境。近年来,许多文献报道通过多种方法都可以得到高纯度、低维度、粒度均匀的B 4 C粉体。元素合成法制备的B 4 C粉体虽然产量较小,但是一般纯度较高,工业中最常用的碳热还原法得到的B 4 C的最小粒度为20～30 nm,快速节能的自蔓延高温合成法可以得到厚度为10～50 nm的片状B 4 C,棒状、纤维状等特殊形貌的B 4 C主要通过化学气相沉积法合成,而溶剂热还原法、VLS生长法、粒子束合成法等一些新的合成方法也都获得了纳米尺寸的B 4 C粉体。这些最新的成果主要通过改变原料种类、提高原料品质、采用不同形貌的原料和催化剂及多种方法结合使用等手段来实现。此外,对B 4 C生成过程的理论研究也促进了各种合成方法的不断发展。本文对B 4 C的合成方法进行综述,重点对元素合成法、碳热还原法、自蔓延高温合成法、化学气相沉积法用于制备高纯度、低维B 4 C的发展和研究现状进行了介绍,同时展望了B 4 C制备方法的发展方向。

第一作者：

丁冬海,肖国庆

论文类型：

期刊论文

通讯作者：

种小川,白冰

学科门类：

工学

卷号：

中文核心期刊:2524-2531,8

ISSN号：

1005-023X

是否译文：

否

发表时间：

2019-07-01